Header Image
Отразилось ли ослабление рубля на рынке строящегося жилья, а также следует ли ждать оттока покупателей на вторичный рынок, где отсутствует импортная составляющая - эти вопросы обсудили эксперты рынка недвижимости в рамках форума «Точки роста Северо-Запада».
Подробнее ...
Особенности инженерно-геологических изысканий и геотехнического контроля Печать E-mail
09.12.2014 18:34

Особенности инженерно-геологических изысканий и геотехнического контроля за качеством укрепления грунтов с целью создания надежной защиты зданий и сооружений от карстовых явлений на участках с неустойчивой и недостаточно устойчивой категорией относительно карстовых провалов в микрорайоне «Колгуевский», город Уфа республики Башкортостан

Р.Н. Абдуллина, А.Р. Гумерова
ЗАО «ЗапУралТисиз», г. Уфа, ул. Р.Зорге, 7

Введение. Одним из основных условий развития карстового процесса в Республике Башкортостан является широкое распространение легко-, среднерастворимых сульфатных и карбонатных пород (гипсы, ангидриты, известняки, доломиты и мергели). По составу карстующихся пород выделяются классы сульфатного, карбонатного и сульфатно-карбонатного карста, по степени перекрытости различаются подклассы закрытого, покрытого, перекрытого и голого карста.

Проблема строительного освоения закарстованных территорий является весьма актуальной в настоящее время. Несмотря на то, что карстовые явления существенно осложняют строительство, территории их распространения в наше время интенсивно осваиваются [1]. Для этого разработаны нормативные документы, позволяющие решить ряд проблем, таких как:
• методика и техника изысканий для различных видов строительства и типов сооружений на разных стадиях проектирования;
• прогноз карстоопасности;
• определение необходимости, характера и объёмов противокарстовой защиты;
• назначение параметров и проектирование противокарстовых мероприятий.
В данной статье приводятся методика и результаты выполнения инженерно-геологических и инженерно-геотехнических изысканий, выполненных ЗАО «ЗапУралТИСИЗ» для проектирования и строительства многоэтажного жилого дома литер 49 в микрорайоне «Колгуевский» Кировского района городского округа город Уфа Республики Башкортостан, расположенного на территории II категории – неустойчивой и III категории – недостаточно устойчивой по интенсивности образования карстовых провалов.
Первым этапом были выполнены инженерно-геологические и инженерно-экологические изыскания. По результатам инженерно-геологических изысканий было рекомендовано провести инженерную подготовку основания строящегося дома путем тампонажа полостей и разуплотненных дезинтегрированных зон, до глубины 23,0 м.
ООО «Георекон» на основании инженерно-геологических изысканий разработал проект укрепления грунтов, при выполнении которого должна быть предотвращена активизация карстово-суффозионного процесса в массиве основания и повышена крепость горных пород, кроме того, методом цементации устраняются просадочные свойства четвертичных суглинков (ИГЭ 1).
Проектом принято укрепление грунтов на глубину 12,4-20,9 м от нижнего уровня фундаментной плиты. В результате укрепительной цементации грунтов в зоне под подошвой фундаментов проектом предусмотрено обеспечение следующих признаков и показателей:
• полости и дезинтегрированные зоны заполнены и зацементированы, возможны лишь локальные трещины и каверны;
• сейсморазведочные аномалии по методу ВСП – слабые или отсутствуют;
• коэффициент фильтрации менее 5 м/сутки;
• зоны разуплотнения по ГГК-П – отсутствуют.
По завершению инженерной подготовки (укрепительной цементации) были выполнены инженерно-геотехнические изыскания для контроля качества укрепительной цементации грунтов.
Инженерно-геологические изыскания. Инженерно-геологические изыскания на объекте «Жилой дом № 49 в микрорайоне «Колгуевский» в Кировском районе городского округа город Уфа Республики Башкортостан» выполнялись центром инженерно-геологических и инженерно-экологических работ ЗАО «ЗапУралТИСИЗ» по заданию МУП ИСК г. Уфы). Программа работ утверждена и согласована с Заказчиком.
Стадия проектирования – рабочая документация. Согласно техническому заданию Заказчика, на площадке проектируется 15-ти этажное 1-но секционное здание; бескаркасное, кирпичное, фундаменты – свайные или плитные, предполагаемая глубина погружения свай – 12,0 м, с техподпольем высотой 2,5 м.
Целевыми задачами инженерно-геологических изысканий являлось:
• изучение геологического строения, гидрогеологических условий площадки;
• определение физико-механических свойств грунтов в активной зоне взаимодействия проектируемого дома с геологической средой;
• оценка радиационной обстановки;
• зонирование площадки по степени карстовой опасности.
Для решения поставленных задач согласно СНиП 11-02-96, СП 11-105-97 и ТСН 302-50-95.РБ был выполнен комплекс инженерно-геологических и геофизических работ, включающий бурение скважин, опробование грунтов, скважинный каротаж (ГК, ГГК), вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП), лабораторные исследования, оценку радиационной обстановки, камеральная обработка полученных и архивных материалов.
Методика проведения работ. Планово-высотная разбивка и привязка выработок произведена инструментально с вынесением их на план масштаба 1:500. Всего 13 точек. Составлен каталог координат и высот скважин и точек зондирования.
Инженерно-геологическая рекогносцировка проводилась для визуальной оценки рельефа местности, с целью выявления внешних форм проявлений современных геологических и инженерно-геологических процессов, определения гидрогеологических, экологических условий. Рекогносцировка заключалась в прохождении маршрутов на участке изысканий и в радиусе до 250 м от него, общая протяженность маршрутов составила 1 км. Результаты обследования занесены в буровой журнал.
Буровые работы выполнялись с целью детального изучения геолого-литологического строения, выявления дезинтегрированных разуплотненных зон в толще закарстованного гипса и в надгипсовой тоще, изучения гидрогеологических условий, отбора проб грунта на лабораторные определения физико-механических свойств, а также для проведения скважинных геофизических работ.
Для этого было пробурено 7 скважин глубиной 23,0-33,3 м, из них 4 скважины – технические с отбором монолитов грунта. Общий метраж бурения составил 201,3 м.
В процессе бурения велась тщательная документация керна с определением процента его выхода и фиксированием степени поглощения промывочной жидкости. Особое внимание при документации уделялось физическому состоянию пород надгипсовой толщи и гипсов (степени трещиноватости, выветрелости и закарстованности).
Бурение скважин осуществлялось установкой УРБ-2А-2 с минимальной подачей промывочной технической жидкости, укороченными рейсами, диаметром 112-132 мм.
Из технических скважин отобраны монолиты и образцы для лабораторных исследований – определения физико-механических свойств грунтов.
По окончании полевых работ скважины ликвидированы в соответствии с “Правилами ликвидационного тампонажа скважин”, о чем составлен акт установленной формы.
Геофизические работы решали задачи по уточнению глубин залегания карстующихся гипсов, состава и состояния пород надгипсовой толщи, оценке физико-механических свойств пород в естественном залегании, анизотропии грунтов, детализации ранее выявленных экзотектонических нарушений. С целью решения поставленных задач, исходя из геологических условий и технических возможностей, применен метод вертикального сейсмического профилирования (ВСП) и комплекс каротажных исследований в скважинах.
Работы ВСП проведены в 5-ти скважинах согласно методике на двух типах волн: продольных P и поперечных S. Пункты возбуждения находились крестообразно на расстоянии 10 м от оси скважины. Сейсмоприёмники располагались в скважине с интервалом 1 м. Регистрация сейсмических колебаний проводилась на открытом канале с временным шагом дискретизации сейсмического сигнала 0,25 мс. Прием колебаний осуществлялся сейсмоприемниками марки DF-8.
Комплекс состоял из методов:
• гамма-каротажа (ГК) – с целью уточнения геолого-литологических границ в разрезах скважин;
• гамма-гамма каротажа (ГГК) – для определения плотности геолого-литологических разностей в разрезах скважин.
Масштаб регистрации естественной и наведенной радиоактивности – 1:100. Запись параметров производилась путем фоторегистрации на осцилограф каротажной станции СК-1-74.
По диаграммам каротажа уточнялись геолого-литологические границы, оценивались состав и состояние пород разреза. Аппаратура: КУРА-1, зонд ГК заводского изготовления, ППГР-1.
Статическое зондирование грунтов выполнялось для уточнения пространственной изменчивости литологических разностей, приближенной количественной оценки физико-механических свойств грунтов и получения исходных данных для предварительного расчета свайного варианта фундаментов. Зондирование грунтов проводилось установкой С-832 по схеме «без стабилизации», со скоростью вдавливания зонда 1м/мин. Всего выполнено 7 точек зондирования. Глубина зондирования, определялась глубиной залегания кровли коренных пород труднопроницаемых для зонда (4,4-16,4 м).
Лабораторные исследования проводились в соответствии с действующими нормативными документами и ГОСТами. По всем монолитам, отобранным из скважин, выполнено определение физических свойств. Сдвиговые испытания выполнены методом консолидированного среза ступенями по 0,1 МПа с доведением нагрузки до 0,3 МПа.
Компрессионные испытания выполнены с целью выявления степени сжимаемости грунтов: по схеме «одной кривой» с доведением нагрузки до 0,3 МПа при природной влажности и при водонасыщении; для определения просадочных свойств грунтов выполнены компрессионные испытания по схеме «двух кривых».
Определение предела прочности полускальных и скальных грунтов проводилось при природной влажности и при водонасыщении.
Кроме того, выполнено определение степени агрессивного воздействия грунтов на конструкции из бетона, к стальным конструкциям и цветным металлам.
Камеральная обработка материалов проведена в соответствии с действующими НТД.
В процессе камеральной обработки по данным бурения, геофизических работ, статического зондирования, лабораторных данных и архивных материалов составлены: текстовые приложения (таблицы ФМС грунтов по лабораторным исследованиям и результатам ВСП, каталог координат и высот выработок, журнал статического зондирования) и графические приложения (карта фактического материала, совмещенная с зонированием территории по степени карстовой опасности, карта фактического материала с выделением зон интенсивной закарстованности, инженерно-геологические разрезы, колонки скважин с результатами геофизических исследований, геосейсмический разрез.
Инженерно-геологические условия площадки. Участок изысканий находится в Кировском районе г. Уфы в юго-восточной части строящегося микрорайона «Колгуевский». Участок ранее был занят частным сектором.
В геоморфологическом отношении участок представляет сохранившийся фрагмент III надпойменной террасы в правобережной части долины р. Уфы. Севернее участка находится крупная карстовая депрессия и зона тылового шва коренного склона долины р. Уфы. Абсолютные отметки изменяются от 113,66 до 115,48 м (по устью выработок; рис. 1).
В геологическом строении участка до глубины 34,0 м (по данным бурения) участвуют четвертичная и пермская системы (рис. 2, 3).
Четвертичная система представлена аллювиально-делювиальными отложениями (adQIII), перекрытыми техногенными грунтами (tQIV) мощностью 0,5-1,2м.
Аллювиально-делювиальные отложения сложены суглинком коричневым, светло-коричневым, твердой-полутвердой консистенции, прослоями тугопластичным. Суглинок макропористый, сильноизвестковистый (нитевидные прожилки, стяжения), с включениями дресвы и щебня карбонатных пород (до 25%), с черными углистыми включениями органических веществ, с черными примазками гидроокислов железа и марганца, с частыми прослойками и линзочками песка пылеватого, глинистого, маловлажного, мощностью до 5-7 см. Суглинок распространен в пределах проектируемой площадки повсеместно, на основной части площадки обладает просадочными свойствами. Мощность слоя изменяется от 4,0 до 12,8 м. По геофизическим параметрам суглинок выделяется невыдержанными значениями гамма-активности – 7-15 мкР/час и дифференцированными значениями плотности от 1,5 до 2,3 г/см3. На разброс параметров влияет состав и количество включений дресвы, щебня.


Рис. 1. Карта фактического материала участка изысканий

Пермская система (Р) представлена уфимским (P2u) и кунгурским (P1k) ярусами. Уфимский ярус, в свою очередь представлен соликамским горизонтом (P2sl).
Горизонт слагает нижнюю часть склона долины р. Уфы. В пределах исследуемой площадки имеет повсеместное распространение. Горизонт сложен выветрелым мергелем, глиной известковистой, гипсом с зонами дезинтегрированных пород, с заполненными полостями.
Мергель серый, светло-серый, с зеленоватым оттенком, различной степени выветрелости: от крепких разностей со щебнем и дресвой до 20%, до щебенисто-глинистого и глинистого состояния (глинистая составляющая полутвердая, линзами тугопластичная), охристый, с линзами и прослоями светло-серого известняка, сильновыветрелого (до 0,3 м), с прослоями и линзами зеленовато-серой глины, полутвердой, известковистой (до 1,0 м). Вскрытая мощность слоя составляет 5,4-18,6 м.
Гипс серый, светло-серый, белый, прослоями до полупрозрачного, массивный, скрыто- кристаллический, прослоями сахаровидный, прослоями крупнокристаллический, сильнотрещиноватый (неравномерно выветрелый), кавернозный (до 10%), с прослойками коричневой глины, полутвердой, загипсованной, мощностью до 0,5 м. Вскрытая мощность слоя составила 3,4-15,9 м.
Характерной особенностью рельефа гипсов соликамского горизонта является относительно близкое залегание к дневной поверхности (гребнеобразное поднятие) – район скважин №№ 4 (22101), 25, 26 на глубинах 8,0 м, 6,2 м и 4,4 м, что соответствует абсолютным отметкам 107,01-110,68 м.


Рис. 2. Инженерно-геологический разрез по линии II-II

В гипсовой и надгипсовой толще соликамского горизонта развиты дезинтегрированные зоны с карстовыми полостями, которые заполнены остаточными продуктами выщелачивания. В районе скважины № 24 и точки зондирования № 5 выявлена зона дезинтегрированных пород, с карстовыми полостями, заполненных суглинистым и глинистым материалом, с большим содержанием дресвы и щебня карбонатных пород и гипса. Так, в скважине № 25 в кровле горизонта (интервал 4,0-6,2 м) выявлена дезинтегрированная зона - карстовая полость с гипсовой перемычкой (интервал 4,8-5,3 м), заполненной суглинком коричневым, полутвердым, тугопластичным, с включением щебня и дресвы гипса.
Разброс геофизических параметров для мергелей и гипсов соликамского горизонта характеризует их как выветрелые, интенсивно закарстованные – гамма-активность от 0,5 до 12-16 мкР/час (в мергелях до 23 мкР/час), плотность от 1,1 до 2,3 г/см3.
Вскрытая мощность соликамского горизонта составляет 11,1-22,2 м.
Кунгурский ярус (P1k) представлен иренским горизонтом (P1i).
Иренский горизонт сложен гипсом, имеет повсеместное распространение, кровля его вскрыта всеми скважинами на глубинах 9,9-30,3 м (абс. отм. 104,87 – 84,31 м).
Гипс серый, светло-серый, белый, прослоями полупрозрачный, массивный, скрытокристаллический, прослоями сахаровидный, с глубиной крупнокристаллический, трещиноватый, кавернозный (до 5-10%), с редкими прослойками коричневой глины, полутвердой, загипсованной, мощностью до 0,5 м. Вскрытая мощность слоя варьирует в пределах 3,0-16,1 м.
По геофизическим параметрам иренские гипсы менее выветрелы и закарстованы – естественная гамма-активность от 0,5 до 2,5 мкР/час, плотность не менее 1,8-2,5 г/см3 (в прослоях глин естественная гамма-активность возрастает до 12 мкР/час, плотность падает до 1,6-1,8 г/см3 и менее).
Гидрогеологические условия в период изысканий (июнь-август 2010 г.) характеризуются отсутствием подземных вод до изученной глубины 33,3 м.
По архивным данным в скважине № 1, пробуренной в северо-восточной части площадки, на глубине 25,0 м вскрыт водоносный горизонт, приуроченный к соликамским отложениям. Режим подземных вод безнапорный. Водовмещающими породами является заполнитель карстовой полости (щебень, дресва гипса в рыхлой глинистой массе).


Рис. 3. Инженерно-геологический разрез по линии III-III

Отсутствие водоносных горизонтов в соликамских отложениях объясняется малой мощностью или полным отсутствием водоупоров, сильной трещиноватостью пород, слагающих разрез, а также наличием зон с повышенной водопроницаемостью (экзотектонических нарушений), что не дает возможности накапливаться подземным водам. Также значительное влияние оказывает близость тылового шва, который является зоной повышенной водопроницаемости и вертикально-нисходящих перетоков воды.
Учитывая наличие в разрезе четвертичных просадочных суглинков, в процессе строительства и эксплуатации проектируемого здания возможно формирование горизонта техногенных вод в зоне заложения фундаментов вследствие утечек из водонесущих коммуникаций и нарушения естественного режима подземного и поверхностного стока. Поэтому в проекте следует предусмотреть меры защиты от подтопления подвальных помещений.
Согласно приложению И СП 11-105-97, ч. II участок по наличию признаков подтопления относится к области II, району II – Б.
Коэффициенты фильтрации по ранее выполненным изысканиям: суглинка с прослоями песка – 0,2-0,5 м/сутки (водопроницаемый); глины и мергеля глинистые с включениями щебня (соликамские) – 0,34 м/сут (водопроницаемые), гипса трещиноватого, глинистого – 2,7 м/ сут (водопроницаемый), дезинтегрированной зоны, с карстовыми полостями – 6,7 м/сутки (сильноводопроницаемые).
Структурно-тектоническое строение. Площадка проектируемого дома № 49 расположена на восточном крыле Уфимской антиклинали, представляющей собой крупное гипсовое поднятие в междуречье Уфы и Белой, осложненное развитием складок, куполовидных поднятий и многочисленных разрывных нарушений различного генезиса.
Процессы осадконакопления и гидратации сформировали рельеф кровли соликамских и кунгурских гипсов. Рельеф неровный, с перепадами абсолютных отметок от 80,8 до 108,5 м. В западной части исследуемой территории отмечается поднятие до 10-20 м. Подъем кровли начинается в центральной части площадки к западу от скважины № 3.
Геосейсмический и геоэлектрический разрез (см. рис. 2, 3) отражает блочное строение участка изысканий. Выделенные основные линии тектонических нарушений со смещением до первых метров и без видимого смещения субмеридионального направления, прослеживаются в западной, центральной частях площадки. Открытые и заполненные (нередко ярусные) карстовые полости отмечаются как в центре поднятия, так и в краевых его частях.
Экзотектонические нарушения отмечаются повсеместно в западной и восточной частях площадки изысканий. В западной части площадки эти нарушения развиты в районе скважин
№№ 20 и 23.
Зоны экзотектонических нарушений характеризуются сильной раздробленностью пород, наличием карстовых полостей и разуплотненных зон, как в породах соликамского горизонта, так и в иреньских гипсах. Изменение физического состояния пород при приближении к выявленным зонам, подтверждается разбросом геофизических параметров – УЭС; Rt; Vp и градиента ППР.
Ряд куполовидных поднятий прослеживается вдоль правобережного коренного склона долины р. Уфы. В пределах участка изысканий по данным бурения и наземных геофизических исследований выявлено одно такое поднятие в районе скважин №№ 4 и 24, 25 и 26. Экзотектонические нарушения со смещением пластов пород пересекает площадку проектируемого строительства в районе скважин №№ 21, 23 и 1, без смещения – между скважинами №№ 20, 26, 4 и 24.
Зоны интенсивной закарстованности подтверждают пониженные значения наиболее информативного, в данных условиях, физико-механического параметра – коэффициента Пуассона (отношение продольного удлинения к поперечному сжатию), характеризующего механическую «жесткость» исследуемого объёма пород практически всей площадки.
Свойства грунтов. Оценка физико-механических свойств пород в условиях их естественно-напряженного состояния в массиве проводилась методом вертикального сейсмического профилирования (ВСП) до глубины 21,0-33,0 м. Анализируя полученные результаты расчетов, можно отметить следующие особенности физического состояния пород.
Наиболее низкими упруго-деформационными свойствами обладают рыхлые образования четвертичного возраста: объемная плотность (δ0) изменяется от 1,82 до 1,91 г/см3, динамический модуль деформации (Е) от 9 до 22 МПа, сцепление (С) – 0,020-0,030 МПа, угол внутреннего трения (φ) – 28-29 град, коэффициент Пуассона – 0,32-0,36.
Упруго-деформационные и прочностные свойства пород соликамского горизонта, представленного мергелем, в околоскважинном пространстве скважин №№ 20, 23 и 24 имеют следующие характеристики: объемная плотность (δ0) изменяется от 1,91 до 1,93 г/см3, динамический модуль деформации (Е) от 14 до 19 МПа, сцепление (С) – 0,027-0,032 МПа, угол внутреннего трения (φ) – 29-30 град, коэффициент Пуассона – 0,29-0,36. Пониженные значения характеристик отмечены в интервалах дезинтегрированных пород (закарстованных зон), вскрытых скважинами №№ 24, 25.
Упруго-деформационные и прочностные свойств гипсов соликамского и иреньского горизонтов имеют несколько пониженные нехарактерные для таких пород значения (вследствие их трещиноватости и закарстованности): Vp – 0,269-0,369 км/с, плотность их составляет 2,05 г/см3, прочность при сжатии δсж. – 2,7-3,1 МПа. Гипсы с такими характеристиками согласно [ГОСТ 25100-95] относятся к полускальным разностям.
На лабораторные исследования ФМС отбирались отдельные образцы (монолиты) грунта, залегающих до глубины 25,0 м, поэтому они характеризуют грунты точечно.
На участке проектируемого строительства до глубины 34,0 м выделено 4 инженерно-геологических элемента (ИГЭ) и один подэлемент (3а), распространение и мощности которых приводятся на инженерно-геологических разрезах:
• ИГЭ-1 – суглинок полутвердый, просадочный, четвертичный (adQII);
• ИГЭ-2– суглинок полутвердый, четвертичный (adQII);
• ИГЭ-3 – мергель глинистый, cоликамский (P2sl);
• ИГЭ-3а – глинистая составляющая дезинтегрированных зон и заполненных карстовых полостей;
• ИГЭ-4 – гипс пониженной прочности, уфимский (P2u).
Геологические процессы и зонирование территории по степени карстовой опасности.
Из опасных геологических процессов на участке изысканий развиты карст и суффозия. По составу карстующихся пород участок находится в пределах развития сульфатно-карбонатного карста, покрытого подкласса.
На данной площадке имеются все условия для активного развития карстово-суффозионного процесса:
• наличие в геолого-литологическом разрезе суффозионно-неустойчивых карбонатных пород (мергели с прослоями известняков, трещиноватых и выветрелых до глинистого состояния);
• легкорастворимых выветрелых и трещиноватых гипсов соликамского и кунгурского ярусов;
• наличие дезинтегрированных пород, карстовых полостей, заполненных глинисто-щебенистым материалом, располагающихся на разных глубинах, различных размеров как по вертикали, так и в плане;
• породы разреза на изученную глубину под всей площадкой дома имеют пониженные физико-механические характеристики по сравнению с относительно сохранными разностями аналогичных пород в разрезе сопредельных территорий;
• наличие экзотектонических нарушений, выявленных настоящими и ранее выполненными изысканиями;
• близость тылового шва долины р. Уфы, который является зоной вертикально-нисходящего перетока поверхностных и подземных вод.
По данным ранее выполненных инженерно-геологических изысканий площадка проектируемого дома № 49 находится на территории, отнесенной к III категории – недостаточно устойчивой относительно карстовых провалов, что подтверждается бурением и геофизическими исследованиями.
Эта территория характеризуется следующими признаками: близким залеганием карстующихся пород от дневной поверхности (абс. отм. 107,01-110,68 м), наличием заполненных карстовых полостей (дезинтегрированные зоны) как в гипсовой, так и надгипсовой толще, сильной трещиноватостью карстующихся пород.
По совокупности полученных количественных показателей основных признаков, определяющих условия развития карста и степень устойчивости территории относительно карстовых провалов, в пределах участка изысканий подтверждается III категория устойчивости (недостаточно устойчивая). По степени карстовой опасности по площадке дома выделена зона III – А по следующим признакам:
• наличие карстовых полостей и разуплотненных зон в надгипсовой толще и гипсах (район скважин №№ 24, 25 и 26). Дезинтегрированная зона (ослабленная), заполненная суглинистым материалом с большим содержанием дресвы и щебня гипса – до 30% (4,0 -6,2 м) с гипсовой перемычкой (4,8-5,3 м), высотой 2,2 м вскрыта скважиной № 25 в соликамском горизонте. Разуплотненные зоны (0.9-2.0 м) вскрыты также скважиной № 24 (в интервалах 8,2-10,0 м, 10,9-11,8 м, 21,7-22,7 м) и скважиной № 26 (в интервалах 12,5-14,5 м, 17,0-17,9 м, 19,0-20,4 м), которые заполнены глинистым материалом с большим содержанием дресвы и щебня гипса (до 35%). Полости (высотой 0,3-0,7 м), в основном заполнены глиной коричневой, полутвердой-тугопластичной консистенции, загипсованной;
• наличием тектонических деформаций со смещением пластов пород в разрезе более 5,0 м.
В пределах зоны III – А капитальное строительство возможно только после инженерно подготовки основания, то есть после тампонажа полостей и разуплотненных дезинтегрированных зон, до глубины 23,0 м на плитном или свайном фундаменте с монолитным ростверком.
При выборе свайного фундамента рекомендуются буранабивные ж/б сваи с погружением до глубины 18-25 м (в более сохранные гипсы).
Инженерная подготовка площадки. На основании инженерно-геологических изысканий ООО «Георекон» был выбран плитный фундамент и разработан проект укрепления грунтов при выполнении которого должна быть предотвращена активизация карстово-суффозионного процесса в массиве основания и повышена крепость горных пород, кроме того, методом цементации устраняются просадочные свойства четвертичных суглинков (ИГЭ 1).
Проектом принято укрепление грунтов на глубину 12,4-20,9 м от нижнего уровня фундаментной плиты.
В результате укрепительной цементации грунтов в зоне под подошвой фундаментов проектом предусмотрено обеспечение следующих признаков и показателей:
• полости и дезентегрированные зоны заполнены и зацементированы, возможны лишь локальные трещины и каверны;
• сейсморазведочные аномалии по методу ВСП – слабые или отсутствуют;
• коэффициент фильтрации менее 5 м/сутки;
• зоны разуплотнения по ГГК – отсутствуют.
Инженерно-геотехнические изыскания. Инженерно-геотехнические изыскания на площадке проектируемого дома выполнялись после укрепительной цементации для контроля качества укрепительной цементации грунтов.
Категория сложности инженерно-геологических условий участка, согласно СП 11-105-97 прил. Б [2]– III (сложная).
Для решения целевой задачи, согласно НТД и программы на выполнение инженерно-геотехнических изысканий выполнен комплекс буровых, опытно-фильтрационных, геофизических работ в объеме, достаточном для получения признаков и показателей качества укрепительной цементации.
Методика проведения инженерно-геотехнических изысканий. Буровые работы выполнялись в соответствии с СП 11-105-97 пп. 5.6, 7.8 -7.11; ТСН-302-50-95 РБ для изучения геологического разреза, определения условий залегания грунтов, оценки качества укрепительной цементации грунтов их состава и состояния, отбора проб грунта, проведения геофизических и опытно-фильтрационных исследований в скважинах.
Согласно программе, согласованной с Заказчиком, на площадке пробурены 2 контрольные наклонные скважины глубиной по 30,0 м. Глубина скважин определялась максимальной глубиной укрепления грунтов 20,9 м от нижнего уровня фундаментной плиты (абс. отм. 91,5 м) с учетом наклона.
Бурение скважин осуществлялось буровой установкой УРБ-2А-2М колонковым способом, начальным Ø 159 мм с креплением обсадными трубами Ø 146 мм. В процессе бурения керн тщательно документировался, маркировался и в сокращенном виде укладывался в керновые ящики, особое внимание уделялось фиксации в грунтах тампонажного (цементного) раствора, также осуществлялся отбор проб грунта на лабораторные исследования, проводились опытно-фильтрационные работы (наливы воды в отдельные интервалы скважины).
По окончанию полевых работ скважины затампонированы согласно “Правилам и требованиям по ликвидационному тампонажу скважин и горных выработок ….” в изыскательских подразделениях ЗАО “ЗапУралТИСИЗ”, о чем составлен акт установленной формы.
Геофизические работы выполнялись для оценки однородности массива пород, изменения его состояния в процессе цементации (контроль качества цементации).
С целью решения данных задач выполнен комплекс методов, содержащий:
• гамма-каротажа (ГК) – для уточнения геолого-литологических границ в разрезах скважин;
• гамма-гамма-каротажа (ГГК) – для дифференциации пород разреза по плотности.
Опытно-фильтрационные работы выполнялись с целью определения коэффициента фильтрации (степени водопроницаемости) грунтов после укрепительной цементации.
Для этого в 2-х скважинах были выполнены 9 «экспресс»-наливов воды в отдельный интервал скважин. Для выполнения налива опробуемый интервал скважины оборудовался фильтровой колонной Ø 127 мм длиной 4,0-5,0 м с глухим (закрытым) дном. Затем производился налив воды в скважину до определённого уровня. Постоянный уровень воды в скважине поддерживался непрерывным подливом воды из емкости, при этом фиксировался объем налитой воды расходомером через определенный промежуток времени (1-10 мин). Опыт продолжался до стабилизации расхода воды.
Перед началом каждого налива выполнялась «прокачка» для удаления промывочной жидкости из скважины, раскольматации трещин и щелей фильтра.
Камеральная обработка. По данным бурения контрольных геотехнических скважин построены паспорта скважин с данными геофизических исследований (ГК, ГГК) и результатами наливов воды в отдельный интервал скважины. Расчет коэффициента фильтрации выполнялся по формуле В.М. Насберга.
По данным лабораторных исследований выполнен сравнительный анализ физико-механических свойств грунтов основания до укрепительной цементации и после.
На основе анализа полученных материалов составлен отчет с соответствующими текстовыми и графическими приложениями, включающий сведения о геологическом строении, гидрогеологических условиях, геологических процессах, характеристик водопроницаемости и ФМС грунтов, необходимых для оценки качества укрепления грунтов основания строящегося дома № 49.
Заключение по качеству укрепительной цементации. По результатам инженерно-геотехнических изысканий, выполненных на площадке строящего дома № 49 в микрорайоне «Колгуевский» получены следующие признаки и показатели (см. рис. 2):
• По данным бурения контрольных скважин цементный раствор в незначительном количестве обнаружен в кровле соликамских мергелей, в отдельных прослойках соликамских гипсов в интервале 8,7-15,7 м и в интервале 15,0-20,0 м.
• По данным опытно-фильтрационных работ («экспресс»-наливов) коэффициент фильтрации грунтов в зоне цементации составил от 3,78 до 16,02 м/сут. Значения коэффициентов фильтрации, превышающие проектные (5 м/сут) получены в соликамских гипсах, вскрытых скважиной № 1к, где ранее выполненными изысканиями скважиной № 1 по заказу № 22101 были вскрыты дезинтегрированные зоны с заполненные карстовыми полостями.
• По данным геофизических исследований (ГК и ГГК) в зоне укрепительной цементации параметры грунтов по скважинам №№ 1к и 2к. получены удовлетворительные, в интервале 20-30м в скважине № 1к несколько пониженные значения плотности по равнению со значениями до цементации.
• Скважиной № 2к ниже зоны цементации в гипсах иреньского горизонта вскрыта заполненная карстовая полость. Заполнитель карстовой полости суглинок твердой и полутвердой консистенции по лабораторным данным характеризуются плотностью 2,08-2,10 г/см3, модуль деформации 25-29 МПа.
• По данным лабораторных исследований в зоне цементации грунты характеризуются несколько повышенными значениями показателей ФМС относительно данных, полученных ранее выполненными изысканиями до укрепительной цементации.
Из анализа полученных признаков и показателей можно сделать вывод, что укрепительная цементация выполнена удовлетворительно. Площадка по степени карстовой устойчивости недостаточно устойчивая - III категория, по степени карстовой опасности оценивается как зона В.
Для безопасной эксплуатации дома, с целью своевременного обнаружения возможной осадки, деформации основания и фундамента здания из-за активизации карстово-суффозионного процесса под влиянием техногенных факторов необходимо предусмотреть карстомониторинг с размещением сети грунтовых и глубинных деформационных марок, стенными марками и маяками.

Литература
1. Абдрахманов Р.Ф., Мартин В.И., Попов В.Г., Рождественский А.П., Смирнов А.И., Травкин А.И. Карст Башкортостана. – 2002. – 384 с.

 
Free template "Frozen New Year" by [ Anch ] Gorsk.net Studio. Please, don't remove this hidden copyleft! You have got this template gratis, so don't become a freak.